Diallel crossing among maize populations for resistance to fall armyworm

ABSTRACT

Among the insects infecting the maize (Zea mays L.) crop in Brazil, the fall armyworm (Spodoptera frugiperda Smith, 1797, Lepdoptera Noctuidae) is considered one of the most important because it causes the highest damage to yield. Genetic resistance to the fall armyworm has be an effective control strategy. The main objective of this work was to evaluate new germplasm sources for resistance to the fall armyworm, the key pest for the maize crop in Brazil. A partial diallel design between 20 varieties of Brazilian germplasm and nine exotic and semi-exotic varieties of different origin was used. The 180 crosses and 29 parental varieties along with two commercial checks were evaluated in three locations in the State of São Paulo State (Brasil). Fall armyworm resistance (FAWR) under artificial and natural infestations, grain yield (GY), and plant height (PH) were analyzed. The populations CMS14C and MIRT, and hybrid São José x MIRT showed the highest resistance, with values of 1.8, 1.7 and 1.4, respectively. Populations PMI9401 and PR91B, and the hybrid CMS14C x (B97xITU) had best yields, with 4893, 3858 and 5677 kg ha-1, respectively. Heterosis ranged from -28% to 47% for FAWR and from -21% to 125% for GY, with mean values of -0,43% and 31%, respectively. Genotype by environment interaction was not significant for FAWR. The effects of varieties and heterosis were significant for all traits, showing that both additive and dominance effects may be important as sources of variation. For FAWR, only specific heterosis presented significance, suggesting strong genetic divergence between specific pairs of parental populations. Brasilian populations PMI9302 and São José, and the exotic population PR91B presented high performance per se, and also in croses for FAWR and GY. Crosses PMI9401 x (Cuba110 x EsalqPB1) and São José x MIRT presented high specific heterosis effects for both characters. These populations can be useful to be introgressed in maize breeding programs.

RESUMO

Dentre as pragas que infestam a cultura de milho (Zea mays L.) no Brasil, destaca-se a lagarta do cartucho (Spodoptera frugiperda Smith, 1797, Lepdoptera Noctuidae), considerada como a praga chave por ser a que produz o maior dano. A utilização de cultivares resistentes constitui um método de controle eficiente. O principal objetivo deste trabalho foi a avaliação de novas fontes de germoplasma para resistência à lagarta do cartucho, praga chave da cultura de milho no Brasil. Foi utilizado um esquema dialélico parcial entre 20 populações representantes de germoplasma brasileiro e nove populações exóticas e semi-exóticas de diferentes origens. Os 180 híbridos e as 29 variedades genitoras, junto com duas testemunhas comerciais, foram avaliados em três locais no Estado de São Paulo (Brasil). Foram analizados os caracteres resistência à lagarta do cartucho (RLC), sob infestação artificial e natural, produtividade de grãos (PG) e altura de planta (AP). As populações CMS14C e MIRT, e o híbrido São José x MIRT apresentaram a maior resistência, com valores de 1,8 , 1,7 e 1,4, respectivamente. As populações PMI9401 e PR91B, e o híbrido CMS14C x (B97 x ITU) tiveram a maior produtividade, com 4893, 3858 e 5677 kg ha-1, respectivamente. Os valores de heterose foram de -28% a 47% para RLC e de -21% a 125% para PG, com valores médios de -0,43% e 31%, respectivamente. O caráter RLC não apresentou interação genótipo x ambiente significativa. Os efeitos de variedades e de heterose foram significativos para os três caracteres, indicando que tanto os efeitos aditivos quanto os de dominância podem ser importantes como fontes de variação. Para FAWR, somente a heterose específica foi significativa, sugerindo uma forte divergência genética entre pares específicos de populações parentais. As populações brasileiras PMI9302 e São José, e a população exótica PR91B apresentaram boa performance per se e em cruzamentos para resistência e produtividade. Os híbridos PMI9401 x (Cuba110 x ESALQ-PB1) e (São José x MIRT) apresentaram altos efeitos de heterose específica para ambos caracteres. Estes materiais podem ser promissores para sua incorporação em programas de melhoramento.